Вимірювання часу без секундоміра новини з фізики
Генеалогічне дерево Чумацького Шляху
Повністю інтегрований контроль наноалмазів
Трохи ближче до сонця
Відстані від зірок
Що змушує зірки світити
Вулиця з одностороннім рухом для електронів
У новому підрахуванні знайдені сотні примірників "Ньюсона" (Philosophiae Naturalis Principia Mathematica)
Наша Сонячна система сформувалася менш ніж за 200 000 років
Здоровий для Марса
Вимірювання часу без секундоміра
Physik-News від 31 жовтня 2018 р. Фізика частинок оптики
Повна залежність реакції атома на сильні лазерні поля, отримані спектральним аналізом. Коливання електронів, зумовлене сильним лазерним імпульсом, можна відновити за допомогою одного вимірювання спектру поглинання. Для цього не потрібні імпульси насоса та тестових імпульсів як сигналів запуску та зупинки. Нова концепція обіцяє в майбутньому застосування надшвидких процесів у хімії та біологічних реакціях. [Фізичні оглядові листи, 26 жовтня 2018 р.]
Розуміння та контроль надшвидкої квантової динаміки в речовині є однією з центральних проблем сучасної фізики. У більшості випадків реакція досліджуваної системи на зовнішнє збурення, напр. B. збудження, виміряне за схемою насос-зонд. Перший лазерний імпульс запускає динамічний процес, який потім запитується другим лазерним імпульсом із змінною затримкою. В даний час це дозволяє вимірювати надшвидкі рухи до часових масштабів фемто- і аттосекунд, які становлять мільйонну і мільярдну частку мільярдної секунди. Однак виміряти динаміку зв’язаних електронів під впливом напружених лазерних полів все ще важко в режимі реального часу. Одним із способів цього є виділення з вимірювань хвилеподібного коливання заряду електрона, яке називається «дипольною реакцією».
Загалом, хвиля та її комплементарний спектр, обидва математично пов'язані за допомогою перетворення Фур'є, описуються комплексними числами, кожне з яких має дві реальні величини: амплітуду та фазу. Перша пов’язана з інтенсивністю, друга - з часом. Якщо систему збуджує дуже короткий лазерний імпульс, просте перетворення Фур'є вимірюваного спектра поглинання дозволяє відновити часовий розвиток дипольної реакції. Це вже було відомо для режиму слабких світлових полів під терміном "лінійна реакція".
В. Stooß, SM Cavaletto, S. Donsa, A. Blättermann, P. Birk, CH Keitel, I. Březinová, J. Burgdörfer, C. Ott і T. Pfeifer Фізичні оглядові листи 121, 173005 (2018)
Зараз фізики з Інституту ядерної фізики Макса Планка та Віденського технічного університету (TUW) показали, що цю концепцію можна узагальнити на випадок сильного додаткового лазерного імпульсу, який керує дипольною реакцією електронів. Рис. 1 ілюструє експериментальну процедуру, проведену Вейтом Стоссом у групі Крістіана Отта та Томаса Пфайфера на MPIK: Ультракороткий (аттосекундний) ультрафіолетовий лазерний імпульс (УФ, синій) безпосередньо супроводжується інтенсивним фемтосекундним інфрачервоним імпульсом (ІЧ, червоний), дипольна реакція (фіолетова) зразка - тут атом гелію - модифікована. Аналізується спектр УФ-поглинання, до якого вносять випромінюваний аттосекундний імпульс та дипольна реакція (праворуч). Залежну від часу функцію відгуку, керовану сильним ІЧ-полем, можна відновити за виміряним спектром за допомогою перетворення Фур'є.
На рис. 2 показана амплітуда реконструйованого дипольного відгуку (синього кольору) певного подвійно збудженого стану в гелії для трьох різних інтенсивностей ІЧ-імпульсу в порівнянні з двома теоретичними моделями: Повна імітація "Ab Initio" (зелена) від групи від Йоахіма Бургдорфера (TUW), а також модель (оранжева) від Veit Stooß та Stefano Cavaletto (група Крістофа Кейтеля в MPIK), яка управляється лише кількома збудженими станами атома гелію. Без інтенсивного ІЧ-імпульсу дипольна реакція просто зменшувалася б експоненціально послабленою (чорною пунктирною лінією), що відповідає природному розпаду збудженого стану через автоіонізацію. Під час взаємодії з сильним ІЧ-полем резонансне зв’язування з іншими станами призводить до модуляції (коливання Рабі) функції відгуку.
При найвищій інтенсивності відбувається демпфування через сильну іонізацію поля, яка знезалічує збуджений стан швидше, ніж його природний розпад. Тут також реконструйована відповідь все ще добре узгоджується із симуляцією “Ab Initio”, тоді як інша модель (лише з декількома станами) руйнується. Причина цього спостережуваного колапсу полягає в динамічній складності, що виникає вище критичної інтенсивності, де кількість задіяних станів як би вибухає.
Продемонстрований тут підхід тимчасової реконструкції не робить жодних припущень щодо досліджуваного зразка і тому, як правило, повинен застосовуватися до складних систем, таких як великі молекули у розчинах, або для експериментів із лазерами з вільними електронами, в яких повна інформація реєструється одним кадром. Крім того, концепція навіть не обмежується лазерними полями, але може застосовуватися до будь-якого типу взаємодії.
Ця новина була створена за матеріалами idw-online